水吸收二氧化硫填料塔的设计

1、湖南农业大学实习报告学生姓名学 号年级专业及班级20 级（）班实习类型实习时间实习地点学 院0填写说明一、学生的教学实习、生产实习、毕业（教育）实习和综合实习均应填写实习日记，并撰写实习报告；二、学生的实习报告和实习日记将作为评价实习成绩的重要依据；三、学生应在实习结束后的一个星期内将实习报告统一交实习指导教师；四、 指导教师应对学生的实习报告和实习日记逐一认真审阅， 并作出客观实际的正确评价；五、实习报告经学院审核后作为教学档案长期保存。一 设计任务书（一）设计题目炉石焙烧送出的气体冷却至25后送入填料塔中，用20清水洗涤以除去其中的SO2 。入塔炉气流量为2000m3/h其中SQ的摩尔分数

2、为0.05,要求SQ的吸收率为95%吸收塔为常压 操作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温度，试设计一符合上述要求的填料吸收塔。操作条件（ 1 ）操作压力常压（ 2 ）操作温度20设计内容（ 1 ）吸收塔的物料衡算；（ 2 ）吸收塔的工艺尺寸计算；（ 3 ）液体分布器简要设计；（ 4 ）绘制吸收塔设计条件图；1目录一、设计方案简介 二、吸收塔的工艺计算 三、液体分布器简要设计 四、附图0、设计方案简介1）方案的确定用水吸收SQ属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。因用水作为吸收剂，且SQ不作为产品，故采用纯溶剂2）填料的类型与选择对于水吸收SQ过程，操

3、作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装 填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用 DN38聚丙烯阶梯环填料。阶梯环是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个 锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料 层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触 为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进 液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的 环形填料中最为优良的一种。规格比表面积m2/m

4、3空隙率堆积个数堆积重量填料因子m-138*19*1.2132.50.912720057.5175.83）设计步骤（1） 吸收塔的物料衡算；（2） 填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降;（3） 设计液体分布器及辅助设备的选型；（四）绘制有关吸收操作图纸。二、吸收塔的工艺计算3基础物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。查得 性数据如下：20 c时水的有关物密度 L 998.2kg/m3粘度 L 1.004 Pa s=3.6 kg/(m h)表面张力 ._ 2l 72.67dyn/cm941803.2kg /hSQ在水中的扩散系数DL 1.47 1

5、0 9m2/s 5.292 10 6m2/h混合气体的平均摩尔质量MVmyiMi0.05 64.06 0.95 29 30.75混合气体的平均密度PMVm_ 101.3 30.75Vm =ZRT 8.314 29331.278 kg/m /混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查得20 C时空气的粘度为V 1.81 10 5Pa s 0.065kg/ m h查得SO在空气中的扩散系数为Dv 0.108 10 4m2 s 1=0.039 m2/h查得常压下20c时SO在水中的亨利系数为E 3.55MPa3.55103kPa相平衡常数为35.04E 3.55 103m - p 101.3溶解度系数为

6、_ _30.0156kmol/ kPa m3L998.2H -3EMs 3.55 1018.02物料衡算 进塔气相摩尔比为Y1 -0.050.05261 yi1 0.05出塔气相摩尔比比为丫2Y1(1a)0.0526(10.95)0.00263进塔惰性气相流量为2000 273V (1 0.05) 79.03kmol/h22.4 293该吸收过程属于低浓度吸收，平衡曲线可近似为直线，最小液气比可按下式计算，即minY Y2Y1/mX2对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X20L 0.0526 0.00263 ” ” -33.29V min 0.0526/35.04 0 取操作液气比为LL一 1.

7、5 1.5 33.29 49.935VV minL 49.935 79.03 3946.36kmol / hV(Y1 Y2)X1 V(YLLL(X1 X2)Y2)79.03 (0.0526 0.00263)- 0.00103946.36填料塔的工艺尺寸的计算塔径的计算(采用贝恩-霍根关联式)气相质量流量为wvv qv1.278 2000 2556kg/h7Wl 3946.36 18.02 71113.41kg/hlg2ufatv0.2 LWlA 1.75 L双uf 1.29 u 0.50.85 uf取 u 0.6uf 0.6 1.29 0.774m/s0.96m圆整塔径后取D 1000 mmD

8、4 2000,3600 3.14 0.774泛点率校核20003600 0.785 1.020.71m/suuf0.711.290.55在允许范围内填料规格校核：有D ”00 26.31 8符合要求d 38液体喷淋密度校核对于直径不超过75mm的散装填料，可取最小润湿速率3,Lw min0.08m / m h查附录五得at 132.5m2 / m332UminLwminat0.08 132.5 10.6m / m h90.75 Umin满足要求经以上校核可知，填料塔直径选用 D=1000m哈理填料塔填料高度计算（传质单元高度计算）气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算:aw at1 exp

9、1.450.750.12CU L U l at-2-LatLL g0.0520.2UlL Lat查表5-13得C 33dyn/cm 427680 kg/h2液体质量通量为Ul71113.41Z20.785 1.0_ 290590.33kg/m2 haw /1 exp at0.750.12一42768090590.3390590.332 X132.51.45 ；7941803.2132.54.6998.22 X1.27 1 080.0520.290590.332998.2 941803.2 132.50.586aw 0.586 132.5 77.645m2/m3 气膜吸收系数有下式计算:气体质量

10、通量为:Uv2000 1.278 0.785 1.023256.05kg/ m2 hkG0.7UvatvVV Dv13 atDvRT0.7cc- 3256.050.0653132.5 0.0390.237132.5 0.0651.278 0.0398.314 2930.0345(kmol m 2 h 1 kPa 1)液膜吸收系数21U 33Kl 0.0095aw L L0.0095290590.33 33.677.645 3.6998.2 5.292 100.513.6 1.27 108 3998.21.313m/h由 kGa kGaw 1.1 ,查表 5-14 得1.45则 kGa 0.03

11、4677.645 1.451.1 4.04kmol/m3kPa_ _04-kLa 1.313 77.645 1.45 .155.31l/h由于 kG a 1 9.5(0.5)1.4 kGaUf_ _ U _2 2.kL a 1 2.6( 0.5)kLaUf可得kG a 4.619kmol/m3 h kPakLa 155.865l/hkGakG a HkLa1114.619 0.0156 155.8651.595kmol m3 h kPaV79.03r H OGZ2由K0,aP1.595 101.3 0.785 1.02G0.623m*Y mX1 35.04 0.0010 0.03504* _Y

12、2mX20脱吸因数为mV 35.04 79.030.702L 3946.36 气相总传质单元数为 *1丫 工10.0526 06.364Nog ln (1 S)J-2 S In (1 0.702) 0.7021 SY2 Y21 0.7020.00263 0填料层高度计算Z Hog Nog 0.623 6.364 3.964m考虑安全系数 z 1.21.5z取 Z' 1.5Z 1.5 3.964 5.946m取填料层高度为Z 6m查表5-16得， 阶梯环填料，h/D=815, hmax 6mM 8,则 h 8 1000mm 8000mmD计算得填料塔高度6m,不需分段。9、液体分布器简要设计(2)分布点密度计算(1)液体分布器的选型塔径,mm分布点密度，点/ m2塔截 面D=400330D=750170D> 120042该吸收塔液相负荷较大，而气相负荷相对较低，故选用槽式液体分布器按Eckert建议值，设计取喷淋点密度为 100点/m2。n 0.785 1.02 100 78.5 79由重力型液体分